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第1章 质点运动学2

1-1 质点 参考系 坐标系2

1-1-1 质点2

1-1-2 参考系和坐标系2

1-1-3 时间和时刻3

1-2 质点运动的描述3

1-2-1 描述质点运动的物理量3

1-2-2 自然坐标系中的速度和加速度8

1-2-3 圆周运动的角量描述10

1-2-4 运动学的两类问题12

1-3 相对运动14

习题16

第2章 质点动力学20

2-1 牛顿运动定律20

2-1-1 牛顿运动定律20

2-1-2 惯性参考系 力学相对性原理23

2-1-3 几种常见的力23

2-1-4 力学单位制和量纲25

2-1-5 顿运动定律的应用26

2-2 动量定理 动量守恒定律29

2-2-1 冲量 质点的动量定理29

2-2-2 质点系的动量定理31

2-2-3 动量守恒定律32

2-3 功 动能 动能定理34

2-3-1 功34

2-3-2 质点的动能定理36

2-3-3 质点系的动能定理37

2-4 功能原理 机械能守恒定律 碰撞38

2-4-1 功能原理38

2-4-2 机械能守恒定律42

2-4-3 碰撞43

习题44

第3章 刚体的转动48

3-1 刚体运动的描述48

3-1-1 刚体运动的描述48

3-1-2 角量与线量的关系49

3-2 转动定律 转动惯量50

3-2-1 力矩50

3-2-2 转动定律51

3-2-3 转动惯量52

3-2-4 平行轴定理56

3-3 力矩的功 转动动能56

3-3-1 力矩的功56

3-3-2 转动动能56

3-3-3 刚体绕定轴转动的动能定理57

3-3-4 刚体—质点系统的机械能57

3-4 角动量 角动量守恒定律59

3-4-1 质点的角动量定理和角动量守恒定律59

3-4-2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律61

习题64

第4章 狭义相对论68

4-1 伽利略变换 绝对时空观68

4-1-1 力学相对性原理68

4-1-2 伽利略变换与牛顿力学时空观68

4-2 爱因斯坦假设 洛伦兹变换71

4-2-1 狭义相对论的实验基础71

4-2-2 爱因斯坦假设74

4-2-3 洛伦兹坐标变换74

4-2-4 洛伦兹速度变换76

4-3 狭义相对论时空观78

4-3-1 同时性的相对性78

4-3-2 时间延缓79

4-3-3 长度收缩81

4-4 狭义相对论动力学基础83

4-4-1 相对论质量 动量 动力学基本方程83

4-4-2 相对论能量84

习题89

第5章 机械振动92

5-1 简谐振动92

5-1-1 简谐振动的特征及其运动方程92

5-1-2 描述简谐振动的物理量93

5-2 常见的简谐振动实例95

5-2-1 单摆95

5-2-2 复摆96

5-2-3 简谐振动的旋转矢量表示法97

5-3 振动的能量99

5-4 简谐振动的合成100

5-4-1 两个同方向同频率简谐振动的合成100

5-4-2 两个同方向不同频率简谐振动的合成102

5-4-3 相互垂直同频率的简谐振动合成103

5-4-4 相互垂直不同频率的简谐振动合成104

5-5 阻尼振动 受迫振动 共振105

5-5-1 阻尼振动105

5-5-2 受迫振动和共振106

习题106

第6章 机械波110

6-1 波动的基本概念110

6-1-1 横波与纵波110

6-1-2 波线 波前111

6-1-3 波长 周期 波速112

6-2 平面简谐波113

6-2-1 平面简谐波的波函数113

6-2-2 波函数的物理意义115

6-3 波的能量118

6-3-1 波的能量传播118

6-3-2 声波 超声波 次声波120

6-4 波的传播 叠加122

6-4-1 波的传播122

6-4-2 波的叠加原理122

6-4-3 波的干涉123

6-5 驻波125

6-5-1 驻波125

6-5-2 半波损失127

6-5-3 驻波的应用127

6-6 多普勒效应129

习题131

第7章 光的干涉136

7-1 相干光 光程 光程差136

7-1-1 相干光136

7-1-2 光程 光程差136

7-1-3 干涉加强和减弱条件137

7-2 杨氏双缝 劳埃德镜138

7-2-1 杨氏双缝实验138

7-2-2 劳埃德镜实验141

7-3 薄膜干涉142

7-3-1 薄膜干涉142

7-3-2 等倾干涉条纹145

7-3-3 等厚干涉条纹145

7-4 干涉现象在工程技术中的应用149

7-4-1 检查光学元件表面质量149

7-4-2 测量微小长度变化——干涉热胀仪150

7-4-3 镀膜光学元件151

7-4-4 迈克耳孙干涉仪151

7-5 相干长度 相干时间153

习题154

第8章 光的衍射158

8-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理158

8-1-1 光的衍射现象158

8-1-2 惠更斯-菲涅耳原理159

8-2 单缝的夫琅禾费衍射159

8-2-1 单缝衍射实验159

8-2-2 菲涅耳半波带法160

8-2-3 单缝衍射条纹的特点161

8-3 光栅衍射164

8-3-1 光栅衍射现象164

8-3-2 光栅衍射规律165

8-3-3 光栅衍射条纹的特征166

8-3-4 光栅光谱168

8-4 光学仪器的分辨本领169

8-4-1 圆孔的夫琅禾费衍射169

8-4-2 光学仪器的分辨本领169

8-5 X射线的衍射171

8-5-1 X射线的衍射171

8-5-2 布拉格公式171

习题172

第9章 光的偏振176

9-1 光的偏振性176

9-1-1 偏振现象与横波176

9-1-2 自然光 偏振光176

9-2 马吕斯定律177

9-2-1 偏振片的起偏和检偏177

9-2-2 马吕斯定律178

9-3 反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律179

9-3-1 反射光和折射光的偏振179

9-3-2 布儒斯特定律179

9-4 光的双折射181

9-4-1 双折射现象181

9-4-2 寻常光非常光181

9-4-3 晶体光学的几个概念182

9-4-4 用惠更斯原理解释双折射现象182

习题184

第10章 光的量子性186

10-1 关于光的本性的争论186

10-2 热辐射普朗克量子假段设187

10-2-1 热辐射187

10-2-2 黑体188

10-2-3 黑体辐射规律188

10-2-4 普朗克量子假设189

10-3 光电效应191

10-3-1 光电效应191

10-3-2 光电效应的实验规律191

10-3-3 光子假说爱因斯坦方程193

10-4 康普顿效应194

10-4-1 康普顿效应的实验规律194

10-4-2 康普顿效应的理论解释195

10-4-3 光的波粒二象性197

习题198

第11章 量子力学基础202

11-1 实物粒子的波粒二象性202

11-1-1 德布罗意物质波假设202

11-1-2 德布罗意波的实验验证203

11-1-3 德布罗意波的统计解释205

11-2 不确定关系206

11-3 波函数 薛定谔方程209

11-3-1 波函数209

11-3-2 薛定谔方程211

11-4 薛定谔方程的应用213

11-4-1 一维无限深方势阱213

11-4-2 隧道效应215

11-5 氢原子217

11-5-1 氢原子光谱的实验规律217

11-5-2 玻尔的氢原子理论218

11-5-3 氢原子的量子力学处理方法222

11-5-4 多电子原子中电子分布226

习题227

第12章 静电场230

12-1 静电场 电场强度230

12-1-1 电荷 库仑定律230

12-1-2 电场强度及其叠加原理230

12-1-3 电场强度的计算231

12-2 静电场的高斯定理233

12-2-1 电场线 电场强度通量233

12-2-2 高斯定理234

12-2-3 高斯定理的应用234

12-3 静电场的环路定理 电势237

12-3-1 静电力的功 静电场的环路定理237

12-3-2 电势能 电势238

12-3-3 电势的计算239

12-4 静电场中的导体与电介质241

12-4-1 导体的静电平衡条件241

12-4-2 静电平衡时导体的基本特性241

12-4-3 静电场中的电介质243

12-4-4 电位移 电介质中的高斯定理244

12-5 电容 电容器 静电场的能量245

12-5-1 孤立导体的电容 电容器245

12-5-2 电容器的串联和并联247

12-5-3 静电场的能量248

习题249

第13章 恒定磁场254

13-1 磁场 磁感应强度254

13-1-1 磁场 磁感应强度254

13-1-2 毕奥-萨伐尔定律255

13-2 磁场的高斯定理 安培环路定理257

13-2-1 磁感应线 磁通量257

13-2-2 磁场的高斯定理258

13-2-3 安培环路定理258

13-3 磁场对载流导线和运动电荷的作用261

13-3-1 载流导线在磁场中受的安培力261

13-3-2 载流线圈在磁场中受的磁力矩262

13-3-3 磁场对运动电荷的作用263

13-4 磁介质264

13-4-1 磁介质及其磁化264

13-4-2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度265

13-4-3 铁磁质266

习题267

第14章 电磁感应与电磁场267

14-1 法拉第电磁感应定律 动生电动势272

14-1-1 法拉第电磁感应定律272

14-1-2 动生电动势273

14-2 感生电动势自感与互感磁场能量276

14-2-1 感生电动势276

14-2-2 自感277

14-2-3 互感278

14-2-4 磁场的能量280

14-3 位移电流 麦克斯韦方程组积分形式282

14-3-1 位移电流282

14-3-2 全电流安培环路定理283

14-3-3 麦克斯韦方程组积分形式283

14-4 电磁波284

14-4-1 平面电磁波的性质284

14-4-2 电磁波的能量285

14-4-3 电磁波谱286

习题287

第15章 气体动理论290

15-1 气体动理论的基本概念290

15-1-1 热力学系统290

15-1-2 平衡态 平衡过程291

15-1-3 状态参量292

15-1-4 理想气体的物态方程293

15-1-5 分子热运动的无序性294

15-1-6 统计规律295

15-2 理想气体的压强和温度公式296

15-2-1 理想气体的微观模型296

15-2-2 理想气体压强公式的推导297

15-2-3 温度的本质和统计意义299

15-3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能301

15-3-1 自由度301

15-3-2 能量按自由度均分定理302

15-3-3 理想气体的内能303

15-4 麦克斯韦速率分布律304

15-4-1 速率分布函数304

15-4-2 麦克斯韦速率分布律306

15-4-3 三种速率307

15-4-4 测定气体分子速率分布的实验308

15-5 分子碰撞和平均自由程310

习题311

第16章 热力学基础314

16-1 热力学第一定律314

16-1-1 改变内能的方式314

16-1-2 热力学第一定律的数学表达式315

16-1-3 功 热量 内能316

16-2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用319

16-2-1 等体过程319

16-2-2 等压过程319

16-2-3 等温过程321

16-2-4 绝热过程322

16-3 循环过程 卡诺循环325

16-3-1 循环过程325

16-3-2 热机和制冷机326

16-3-3 卡诺循环329

16-4 热力学第二定律331

16-4-1 可逆过程与不可逆过程331

16-4-2 热力学第二定律332

16-4-3 卡诺定理333

16-5 热力学第二定律的统计意义和熵的概念334

16-5-1 热力学第二定律的统计意义334

16-5-2 熵 熵增加原理336

16-5-3 熵的热力学表示337

习题338